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《Abaqus材料用户子程序UMAT基础知识及手册例子完整解释》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、1、为何需要使用用户材料子程序（User-DefinedMaterial,UMAT）？很简单，当ABAQUS没有提供我们需要的材料模型时。所以，在决定自己定义一种新的材料模型之前，最好对ABAQUS已经提供的模型心中有数，并且尽量使用现有的模型，因为这些模型已经经过详细的验证，并被广泛接受。UMAT子程序具有强大的功能，使用UMAT子程序：(1)可以定义材料的本构关系，使用ABAQUS材料库中没有包含的材料进行计算，扩充程序功能。(2)几乎可以用于力学行为分析的任何分析过程，几乎可以把用户材料属性赋予ABAQUS中的任何单
2、元。(3)必须在UMAT中提供材料本构模型的雅可比（Jacobian）矩阵，即应力增量对应变增量的变化率。(4)可以和用户子程序“USDFLD”联合使用，通过“USDFLD”重新定义单元每一物质点上传递到UMAT中场变量的数值。2、需要哪些基础知识？先看一下ABAQUS手册（ABAQUSAnalysisUser'sManual）里的一段话：Warning:Theuseofthisoptiongenerallyrequiresconsiderableexpertise(一定的专业知识).Theuseriscautionedt
3、hattheimplementation（实现）ofanyrealisticconstitutive（基本）modelrequiresextensive（广泛的）developmentandtesting.Initialtestingonasingleelementmodelwithprescribedtractionloading（指定拉伸载荷）isstronglyrecommended.但这并不意味着非力学专业，或者力学基础知识不很丰富者就只能望洋兴叹，因为我们的任务不是开发一套完整的有限元软件，而只是提供一个描述材料
4、力学性能的本构方程（Constitutiveequation）而已。当然，最基本的一些概念和知识还是要具备的，比如：应力(stress),应变（strain）及其分量；volumetricpart和deviatoricpart；模量（modulus）、泊松比(Poisson’sratio)、拉梅常数(Lameconstant)；矩阵的加减乘除甚至求逆；还有一些高等数学知识如积分、微分等。3、UMAT的基本任务？我们知道，有限元计算（增量方法）的基本问题是：已知第n步的结果（应力，应变等）σ，ε，然后给出一个应变增量dε，计
5、算新的应力σ。UMAT要完成这一nnn+1n+1计算，并要计算Jacobian矩阵DDSDDE(I,J)=∂Δσ/∂Δε。Δσ是应力增量矩阵（张量或许更合适），Δε是应变增量矩阵。DDSDDE(I,J)定义了第J个应变分量的微小变化对第I个应力分量带来的变化。该矩阵只影响收敛速度，不影响计算结果的准确性（当然，不收敛自然得不到结果）。4、怎样建立自己的材料模型？本构方程就是描述材料应力应变（增量）关系的数学公式，不是凭空想象出来的，而是根据实验结果作出的合理归纳。比如对弹性材料，实验发现应力和应变同步线性增长，所以用一个简
6、单的数学公式描述。为了解释弹塑性材料的实验现象，又提出了一些弹塑性模型，并用数学公式表示出来。对各向同性材料（Isotropicmaterial）,经常采用的办法是先研究材料单向应力-应变规律（如单向拉伸、压缩试验），并用一数学公式加以描述，然后把该规律推广到各应力分量。这叫做“泛化“(generalization)。5、一个完整的例子及解释由于主程序与UMAT之间存在数据传递，甚至一些公共变量，因此必须遵循有关UMAT的书写格式，UMAT中常用的变量在文件开头予以定义，通常格式为：SUBROUTINEUMAT(STRES
7、S,STATEV,DDSDDE,SSE,SPD,SCD,1RPL,DDSDDT,DRPLDE,DRPLDT,2STRAN,DSTRAN,TIME,DTIME,TEMP,DTEMP,PREDEF,DPRED,CMNAME,3NDI,NSHR,NTENS,NSTATV,PROPS,NPROPS,COORDS,DROT,PNEWDT,4CELENT,DFGRD0,DFGRD1,NOEL,NPT,LAYER,KSPT,KSTEP,KINC)INCLUDE'ABA_PARAM.INC'CHARACTER*80CMNAMEDIMENS
8、IONSTRESS(NTENS),STATEV(NSTATV),1DDSDDE(NTENS,NTENS),DDSDDT(NTENS),DRPLDE(NTENS),2STRAN(NTENS),DSTRAN(NTENS),TIME(2),PREDEF(1),DPRED(1),3PROPS(NPROPS),C
